一、填空题

1. 电火花加工工艺及设备的类型较多，其中应用最广、数量最多的是 电火花成型 机床和 电火花线切割 机床。

2. 先进制造技术对人的素质和技能的要求应该是既懂 制造技术 、又懂 信息技术 和 管理技术 的复合型人才。

3. 先进制造技术可分为三个技术群，这三个技术群是 主技术群 、 支承技术群 、 制造技术环境 。

4. 一般加工指精度在 10 μm左右的加工，精密加工指精度在 10—0.1 μm左右的加工，超精密加工指精度在 0.1—0.01 μm左右的加工。

5. 一个机器人系统，一般由 执行机构 、 控制系统 、 驱动装置 及位置检测机构等几个部分组成。

6. 广义的机电一体化技术就是 机械工程 与 电子工程 相结合的技术，以及应用这些技术的机械电子装置。

7. 当前，应用 CAD/CAM 进行数控编程已成为数控机床加工编程的主流。

8. FMS中，物料存储设备有 自动化仓库 、 托盘站 和 刀具库 。

9. 三维几何建模可分为 线框建模 、 表面建模 和 实体建模 三种主要类型。

10.  快速成型 技术和 虚拟制造 技术一起，被称为未来制造业的两大支柱技术。

11. FMS机床配置形式有 互替式 和 互补式 两种形式。目前，FMS大多采用 互替机床和互补机床的混合 使用形式。

12. 根据加工的尺寸精度和表面粗糙度，精密和超精密加工技术可分为 精密 加工、 超精密 加工和 纳米 加工三个不同档次。

13. CAD系统按其工作方式和功能可分为 检索型 、 派生型 、 交互型 和 智能型 等几种类型。

14. 电解加工是特种加工中材料去除速度最快之一，约为电火花加工方法的 5—10 倍。

15. 数控机床按伺服系统的特点可分为 开环控制 数控机床、 闭环控制 数控机床和 半闭环控制 数控机床。

16. 数控机床按加工方法分类可分为 金属切削 数控机床、 金属成型 数控机床、 特种加工 数控机床及其它类型机床。

17. 一般来说，电火花加工在短脉冲精加工时，常采用“ 正极性 ”加工，而长脉冲粗加工中则采用“ 负极性 ”加工。

18. 随着全球市场的逐步形成，竞争愈来愈激烈，对制造业来说，竞争的核心将是 新产品 和 先进制造技术 的竞争。

19. 现代制造技术的竞争结果使新的制造模式不断出现，更加强调实现 优质 、 高效 、 低耗 、 清洁 、 灵活 的生产。

20. 柔性制造系统是由 数控加工设备 、 物流储运装置 、 计算机控制系统 等组成的自动化制造系统。

21. 数控机床是一种采用 计算机 、利用 数字 进行控制的高效、能 自动加工 的机床。

22. 制造业是将 制造资源 通过制造过程，转化为可供人们利用的 工业品与生活消费品的行为 。通常指第 二 产业中除建筑、能源外的其他行业。

23. 电化学加工按其工作原理可分为 利用阳极金属的溶解作用去除材料加工 、 利用阴极金属的沉淀作用进行镀覆加工 、 与其他加工方法结合完成的电化学复合加工 。

24. 电规准是指电火花加工过程的一组 电参数 。

25. 下列缩写的含义是：ROBOT  机器人 ；FML  柔性制造自动线 ；CAD  计算机辅助设计 ；CAPP  计算机辅助工艺设计 ；CAM  计算机辅助制造 ；CIMS  计算机集成制造系统 。

26. 原子、分子加工单位的超精密微细加工方法可分为 分离(去除) 加工、 沉淀及结合 加工和 变形 加工。

27. 现代技术是一个多层次的技术群，第一层是 基础技术 ，第二层是 新型单元技术 ，第三层是 集成技术 。

28. 为了面对严酷的全球竞争，未来的制造企业必须面向全球分布，通过网络将 工厂 、 供应商 、 销售商 和 服务中心 连接起来，为全球顾客提供每周七天、每天24小时的服务。

29. 工业机器人是一种具有 自动操作 和 移动功能 能完成各种作业的可编程控制操作机。

30. 先进制造生产模式包括 CIMS 、 AMS 、 IMS 、 LP 、 CE 。

31. 电火花加工中因正、负极性不同而电蚀量不一样的现象叫 极性效应 。

32. 目前常用的CAPP系统可分为 派生式 、 创成式 、 综合式 三大类。

33. CAM通常指计算机辅助数控加工程序的编制，包括 刀具路径规则 、 刀位文件生成 、 刀具轨迹仿真 、 NC代码生成 以及数控机床数控装置的 软件接口 。

 

二、选择题

1. 目前国际上最先进、最流行的玻璃内雕刻加工技术是采用     加工技术。      (  D  )

A. 等离子束  B. 电火花  C. 电子束  D. 激光

2. 精度从高到低依次是                 。                       (  C  )

A. 液体静压轴承、球形空气静压轴承、圆柱空气静压轴承

B. 圆柱空气静压轴承、球形空气静压轴承、液体静压轴承

C. 球形空气静压轴承、圆柱空气静压轴承、液体静压轴承

D. 液体静压轴承、圆柱空气静压轴承、球形空气静压轴承

3. 电铸成型时，要求电铸层与原模分离，其厚度约为           mm。 (  C  )

A. 0.5—80  B. 0.0015—0.5  C. 0.05—8  D. 0.15—5

4. 激光加工下列材料时，效率最低的是            。               (  B  )

A. 金刚石  B. 铝合金  C. 有机玻璃  D. 陶瓷

5. 电火花慢走丝线切割加工尺寸精度可达           mm。          (  B  )

A. 0.0003  B. 0.003  C. 0.03  D. 0.01

6. 电解加工是特种加工中材料去除速度最快之一，约为电火花加工方法的    倍。        (  A  )

A. 5—10  B. 10—20  C. 20—30  D. 30—40

7. 精密加工一般指加工精度在       微米。                      (  B  )

A. 5  B. 10  C. 10—0.1  D. 0.1—0.01

8. 电火花加工中工具电极损耗越少越好，下列材料磨损比最低的是    。(  D  )

A. 紫铜  B. 钢  C. 黄铜  D. 钨

9. 现在的FMS机床设备的配置形式大多采用     。                (  C  )

A. 互替式  B. 互补式  C. 互替和互补混合使用

10. 电火花快走丝线切割加工尺寸精度可达             mm。    (  D  )

A. 0.0003  B. 0.003  C. 0.03  D. 0.01

11. 激光加工下列材料时，效率最低的是        。                  (  C  )

A. 宝石  B .橡胶  C. 铜合金  D. 陶瓷

12. 发动机气缸宜采用        加工。                              (  A  )

A. 珩磨  B. 电火花  C. 电子束  D. 金刚石刀具

13. 要得到3—6级淬硬齿轮，工艺路线为           。             (  A  )

A. 精滚—淬火—磨齿  B. 精滚—磨齿—淬火

C. 磨齿—淬火—精滚  D. 磨齿—精滚—淬火

14. 复杂零件和相似性较差的零件不适宜采用           CAPP系统。 (  A  )

A. 派生型  B. 创成型  C. 综合式  D. 各种类型

15. 按我国目前加工水平，超精密加工的加工精度为    微米数量级。  (  C  )

A. 10  B. 10—0.1  C. 0.1—0.01  D. 0.01—0.001

 

三、判断题

1. CAXA是北航海尔软件有限公司推出，是一套高效方便，智能化的中文CAD/CAM软件。 (  √  )

2. 传统制造技术的特点是以机械—电力技术为核心的各类技术相互联结和依存的制造工业技术体系。(  √  )

3. 电解加工能加工导电材料和非导电材料，但较难加工窄缝、小孔及尖角。 (  ×  )

4. 电刷镀是电镀技术的新发展，又称涂镀、刷镀或无槽电镀，是在金属工件表面局部快速电化学沉积金属的新技术。 (  √  )

5. 电解加工比电解磨削有更好的加工精度和表面质量，比机械磨削有更高的生产率。 (  ×  )

6. 金刚石刀具的精密、超精密切削加工主要用于切削铜、铝及其合金。 (  √  )

7. 变频空调最大优点是省电，与普通空调相比，可节约电费20%~30%启动电流仅为普通空调的1/7。 (  √  )

8. 磨料喷射加工应用范围广，加工成本低，一般用于脆性或韧性材料加工。 (  ×  )

9. 在先进制造技术的发展过程中其内涵不是绝对一成不变的。 (  √  )

10. 绿色制造将成为21世纪制造业的重要特征。 (  √  )

11. 现代制造技术发展过程，其内涵是不变的。 (  ×  )

12. 对电火花加工表面粗糙度影响最大的是单个脉冲能量。 (  √  )

13. 制造系统一般包括机械加工系统、物料的储运系统、检验系统和计划调度等辅助系统。 (  √  )

14. 变频空调开机后，压缩机先以低速运转制冷(暖)，一定时间后才达到高速运转，其达到设定温度的时间比普通空调慢一半左右。 (  ×  )

15. 电解磨削比电解加工有更好的加工精度和表面质量，比机械磨削有更高的生产率。 (  √  )

16. Master CAM由美国CNC Software公司开发，是一种应用广泛的中低档CAD/CAM软件。该软件操作简便实用，容易学习，但三维造型功能稍差。(  √  )

17. 电解加工不能加工非导电材料，较难加工窄缝、小孔及尖角。 (  √  )

18. CAPP系统的成组技术的核心问题就是充分利用零件上的几何形状及加工工艺相似性进行设计和组织生产，以获得最大经济效益。 (  √  )

19. 精良生产所追求的目标不是“零缺陷”，而是“尽可能好一些”。 (  ×  )

20. 电子束光刻时利用电子束照射与光致抗蚀剂产生化学反应，是一种化学加工。 (  √  )

21. 自动化仓库的入库、搬运和出库等工作都是由仓库计算机控制系统进行控制的。 (  √  )

22. 电解加工不但能加工导电材料和非导电材料，而且还能加工较难加工窄缝、小孔及尖角。 (  ×  )

23. FMS机床夹具应能允许一次装夹便能完成零件上所有部位的加工，减少装夹定位次数，避免不必要的累积误差。 (  √  )

24. 电火花加工用的工具电极，也可以采用电铸方法制造。(  √  )

25. 在现代制造技术的发展过程中其内涵不是一成不变的。 (  √  )

26. AutoCAD由美国CNC Software公司开发，是一种应用广泛的中低档CAD/CAM软件。该软件操作简便实用，容易学习，但三维造型功能稍差。 (  ×  )

27. 电解加工比电解磨削有更好的加工精度和表面质量，比机械磨削有更高的生产率。 (  ×  )

28. 数码相机也称为数字相机，它融光学技术、传感技术、微电子技术以及计算机技术和机械技术于一体，是一个典型的光电一体化产品。 (  √  )

29. Cimatron是模具行业CAD/CAM软件，由以色列开发。 (  ×  )

 

四、名词解释

1. 快速成型技术

快速成型技术是综合利用CAD技术、数控技术、激光加工技术和材料技术来实现从零件设计到三维实体原形制造的机电一体化技术，是采用软件离散化和材料堆积的原理实现实体的成形。

 

2. 电解加工

电解加工是利用金属在电解液中可以产生阳极溶解的电化学原理来进行尺寸加工的。

 

3. CIMS

CIMS即计算机集成制造技术，是在自动化技术、信息技术及先进制造技术的基础上，通过计算机软硬件将企业全部生产活动所需的各种分散的自动化系统有机地集成起来，是适应多品种、小批量生产的总体高效率、高柔性的智能制造系统。

 

4. FMS

FMS即柔性制造系统，是由数控加工设备、物料储运装置和计算机控制系统等组成的自动化制造系统。它包括多个柔性制造单元，能根据制造任务或生产环境变化迅速进行调整，适用于多品种、中、小批量生产。

 

5. 超精密加工

超精密加工指加工精度和表面质量达到极高程度的精密加工工艺。

 

6. 机器人自由度

机器人自由度指确定一个机器人操作机位置时所需的独立运动参数的数目，它是表示机器人动作灵活程度的参数。

 

7. 纳米工艺

将超微细尺寸(1纳米)的超精密加工称为纳米加工。

 

8. 现代制造技术

现代制造技术是传统制造技术不断吸收机械、电子、信息(计算机通信、控制理论、人工智能等)、材料、能源及先进管理等技术成果，将其综合运用于产品设计、制造、检测、管理、售后服务等机械制造全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，取得理想技术经济效果的制造技术的总称。

 

9. 并行工程技术(CE)

指对产品开发周期中的一切过程和活动，借助信息技术的支持、在集成的基础上实行并行交叉方式的作业，从而缩短产品开发周期，加快产品投入市场的时间。

 

10. Cimatron

Cimatron是模具行业CAD/CAM软件，通过使用Cimatron先进的解决方案，实现了以低成本、低消耗交付高质量产品和缩短生产周期的要求。由以色列开发，总部成立于1982年。1992年进入中国，2005年成立思美创(北京)科技有限公司。

 

11. 特种加工

特种加工指有别于传统机械加工的新型加工方法，它与机械化加工有本质的不同，它不要求工具材料比工件材料更硬，也不需要在加工过程中施加明显的机械力，而是直接利用电能、化学能、光能和声能对工件进行加工的，以达到一定的形状和表面粗糙度的要求。

 

12. CAPP

CAPP即计算机辅助工艺设计，是应用计算机快速处理信息功能和具有各种决策功能的软件来自动生成工艺文件的过程。

 

13. 制造业

制造业是将制造资源通过制造过程，转化为可供人们使用与利用的工业品与生活消费品的行为。

 

14. 激光加工

激光加工就是利用激光器发射出来的具有高方向性和亮度的激光，通过光学系统把激光聚焦成一个极小的光斑，使光斑处获得极高的能量密度，达到上万摄氏度的高温，从而能在很短的时间内使各种物质熔化和汽化，从而达到蚀除工件材料的目的。

 

15. 现代制造系统

制造过程及所涉及的硬件包括人员、生产设备、材料、能源和各种辅助装置，其有关的软件包括制造理论、制造技术(制造工艺和制造方法)等组成了一个具有特别功能的有机整体，称为现代制造系统。

 

16. ROBOT

ROBOT即工业机器人，是一种能自动定位控制、可重复编程的、多功能的、多自由度的操作机。能搬运材料、零件或操作工具，用于完成各种作业。

 

17. CAD/CAM集成技术

CAD/CAM集成技术是一项利用计算机帮助人完成设计与制造任务的新技术。它是随着计算机科学技术、制造工程技术的发展和需求，从早期的CAD/CAPP/CAM技术发展演进而来的。这种技术将传统的设计与制造彼此相对分离的任务作为一个整体来规划和开发，实现信息处理的高度一体化。

 

18. Master CAM

Master CAM由美国CNC Software公司开发，是一种应用广泛的中低档CAD/CAM软件。该软件操作简便实用，容易学习，但三维造型功能稍差。

 

19. 电火花加工的基本原理

电火花加工的原理是基于工具电极与工件电极(正极与负极)之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来对工件进行加工，以达到一定形状、尺寸和表面粗糙度要求。

 

五、问答题

1. 说明数控机床的工作原理及其组成。

答：数控机床的工作原理：数控机床是一种采用计算机，利用数字进行控制的高效、能自动化加工的机床。它能按照国际或国家，甚至生产厂家所制造的数字和文字编码方式，把各种机械位移量、工艺参数(如主轴转速、切削速度)、辅助功能(如刀具变换、切削液自动供序)等，用数字、文字符号表示出来，经过程序控制系统，即数控系统的逻辑处理与计算，发出各种控制指令，实现要求的机械动作，自动完成加工任务。在被加工零件或作业变换时，它只需改变控制的指令程序就可以实现新的控制。

数控机床的组成：一般由加工程序及信息载体、数控装置、伺服驱动系统、机床本体、辅助装置以及其他一些附属设备组成。

加工程序是数控机床自动加工零件的工作指令，存储全部操作信息和刀具位移信息。

信息载体有穿孔带、磁盘等，数控程序存在其中。

数控装置是机床的核心，完成程序输入、修改，实现信息存储，数据交换，代码转换，插补运算及各种控制功能。

伺服系统包括主轴控制系统单元、主轴电机、驱动进给运动的控制单元及进给电机。

机床本体是数控机床的机械部分，包括床身导轨、运动部件等。

辅助装置指一些电器、液压、气动等辅助装置。

 

2. 简述绿色制造在21世纪制造业中将有何重要特征。

答：日益严格的环境与资源约束，使绿色制造业显得越来越重要，它在21世纪制造业中的重要特征主要体现在以下方面：

(1)绿色产品设计技术：使产品在生命周期符合环保、人类健康、能耗低、资源利用率高的要求。

(2)绿色制造技术：主要包含了绿色资源、绿色生产过程和绿色产品。

(3)产品的回收和循环再制造：主要包括生产系统工作和恢复系统工厂。

 

3. FMS的特点是什么？它的效益主要体现在哪几个方面？

答：(1)有很强的柔性制造能力

由于FMS备有较强的刀具、夹具以及数控加工程序，因而能接受各种不同的零件加工，柔性度很高。

(2)提高设备利用率

在FMS系统中，工件是安装在托盘上输送的，并通过托盘快速地在机床上进行定位与夹紧，节省了工件装夹时间。又因借助计算机管理从而可使机床和利用率提高到75%~90%。

(3)减少设备成本与占地面积

机床利用率的提高使得每台机床的成产率提高，相应地可以减少设备数量。

(4)减少直接生产工人，提高劳动生产率

FMS系统的某些工序如装卸、维修和调整的操作是由人力外，其它均由计算机控制完成的。从而直接工人大为减少，劳动生产率大大提高。

(5)减少在制品数量，提高对市场的反应能力

由于FMS具有高柔性、高生产率以及准备时间短等特点，能够对市场的变化做出较快的反应，没有必要保持较大的在制品和成品库存量。

(6)产品质量提高

机床精度高，人工因素影响小。有助于零件加工质量的提高。

(7)FMS可以逐步地实现实施计划

FMS—可分步实施，每一步的实施都能进行产品的生产，因为FMS的各个加工单元都具有相对独立性。

 

4. 超声波加工中变幅杆有何作用？其外形有几种？简要说明各自主要特点。

答：换能器将高频电振荡转换成机械振动，但其振幅只有0.005~0.01mm，不能直接用于加工。超声波加工需0.01~0.1mm的振幅，因此要通过变幅杆将振幅放大，变幅杆上粗下细，由于通过任一截面的能量是守恒的，截面愈小，能量密度愈大，而波的能量密度正比于振幅A的平方，因此振动的振幅也就愈大。

(1)圆锥形棒扩大比5~10倍，制造方便。

(2)指数曲线形扩大比10~20倍，制造困难。

(3)阶梯形棒扩大比20倍以上，易制造任意产生疲劳断裂。

 

5. 简要说明等离子加工的基本原理及特点。

答：等离子体加工是利用过热的电离气体流束去除工件材料的一种加工方法。其加工原理是工件接阳极，钨电极接阴极，利用高频振荡或瞬时短路引燃电极与工件之间的电弧。由于电弧的温度很高，使工件气体的原子或分子在高温中获得能量而成为正负电荷数量相等的电离化的气体，即等离子电弧。电离化的气体以极高的速度从喷嘴喷出，具有很高的动能和冲击力，达到金属表面时释放出大量的热能，用以加热熔化金属，并将熔化的金属材料吹除。

其特点有：

(1)等离子能量高度集中，电流密度、等离子体电弧的温度都很高；

(2)等离子体焰流可以控制；

(3)等离子体切割加工速度快。

 

6. 试说明全面质量管理(TQC)有哪些基本要求，其核心是什么？

答：基本要求如下：

(1)全员参加；

(2)全过程管理：每一个环节；

(3)全企业：上、中、下层；

(4)多种多样方法。

其核心是以人为本，提高人的素质，调动人的积极性，通过抓紧工作质量来保证和提高产品质量。

 

7. 说明影响电火花加工电蚀量及加工精度的主要因素。

答题要点：影响电火花加工电蚀量及加工精度的主要因素有放电间隙的大小及一致性、工具电极的损耗及其稳定性等。

工具电极和工件电极必须经常保持一定的合理间隙。若间隙过小，很容易形成短路接触而不产生火花放电；若间隙过大，则对加工精度有较大影响，太大时甚至不能击穿介质。

工具电极的损耗对尺寸精度和形状精度都有影响。电火花穿孔加工时，电极可以贯穿型孔补偿电极的损耗，而型腔加工时只能采取更换电极的方法。

“二次放电”也是影响电火花加工形状精度的重要因素，“二次放电”是指已加工表面上由于电蚀产物等的介入而再次进行的非正常放电。表现为深度方向产生斜度和菱角变钝。

对电火花加工表面粗糙度影响最大的是单个脉冲能量。

工件材料对加工表面质量也有影响。

工具电极的表面粗糙度也将影响加工工件的表面粗糙度。

工作介质对电火花加工精度也有影响，液体介质应具有高的介电强度，一旦达到击穿电压时应尽可能短时间完成电击穿，放点过后应能迅速使火花间隙消除电离，同时还应具备较好的流动性、冷却效果和经济性。

 

8. 说明FMS对加工设备的要求及机床配置形式。

答：(1)FMS对机床的要求：

①加工工序集中，这就要求加工工位的数目尽可能少，并能接近满负荷工作；

②控制方便，这要求机床的控制系统不仅要能够实现自动加工循环，还要能够适应加工对象改变，易于快速调整；

③兼顾柔性和生产率，这是一个较高难度的要求；

④具有通信接口，以便准确及时地实现数据通信与交换，使各生产设备、运储系统、控制系统协调一致地工作。

(2)FMS机床配置形式，柔性制造系统在兼顾柔性和生产率的要求之外，还要考虑到系统的工作可靠性和机床的负荷率。因此，FMS中机床设备的配置通常有互替式和互补式两种形式。所谓互替式配置就是纳入FMS中的机床是可以互相代替的；所谓互补式配置是指纳入系统的机床是互相补充的，各自完成某些特定的工序，各机床之间不能互相取代，工件在一定程度上必须按顺序经过各加工恭维。兼于互替式和互补式配置的各自特点，现在的FMS大多采取互替机床和互补机床的混合形式，即是在FMS中的有些设备按互替形式布置，而另一些机床则以互补方式安排，以发挥各自的优点。

 

9. 试论述精密圆柱齿轮的加工工艺路线，其主要加工方法有哪些？

答：精密圆柱齿轮的加工工艺路线：

(1)淬硬齿轮：①精滚—淬火—磨齿(3~6级)；

②精滚(或精插)—剃齿—淬火—珩齿(一般仅适用于6级)。

(2)非淬硬调质齿轮：①精滚(精密齿轮机可切出4~5级精度的齿轮，这时材料可在精滚前调质)；

②精滚—剃齿—珩齿(精滚前调质)；

③精滚—调质—磨齿。

主要加工方法有：根据运动特征，将齿面加工归结于三种方法：

(1)包络法；

(2)展成法：展成法又可分两种，即：①强迫对滚；②自由对滚；

(3)成形法。